Wie man Stöchiometrie durchführt (mit Bildern)

2024 Autor: Jason Gerald | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-15 08:12

Bei einer chemischen Reaktion kann Materie weder erzeugt noch zerstört werden, daher müssen die Produkte einer Reaktion gleich der Anzahl der Reaktionspartner in der Reaktion sein. Die Stöchiometrie ist die Untersuchung des quantitativen Verhältnisses der Elemente in einer Reaktion, bei der die Masse der Reaktanten und Produkte in ihnen berechnet wird. Die Stöchiometrie ist eine Kombination aus Mathematik und Chemie und wird basierend auf dem oben genannten einfachen Prinzip angewendet, dass Materie bei einer Reaktion niemals zu- oder abnimmt. Der erste Schritt zur Lösung eines chemischen Problems besteht darin, die Gleichungen auszugleichen.

Schritt

Teil 1 von 4: Ausgleich chemischer Gleichungen

Schritt 1. Notieren Sie die Anzahl der Atome, aus denen jede Verbindung auf beiden Seiten der Gleichung besteht

Chemische Gleichungen können Ihnen helfen, die Atome jedes Elements in einer Reaktion zu identifizieren. Bei einer chemischen Reaktion kann Materie weder erzeugt noch zerstört werden, daher wird eine Gleichung als ungleich bezeichnet, wenn die Anzahl (und Arten) der konstituierenden Atome auf beiden Seiten der Gleichung nicht genau gleich sind.

• Vergessen Sie nicht, die Anzahl der Atome mit dem Koeffizienten oder der Zahl unter der Linie zu multiplizieren, wenn Sie einen haben.
• Zum Beispiel H₂SO₄ + Fe - Fe₂(SO₄)₃ + H₂
• Auf der linken Seite (Reaktanten) der Gleichung befinden sich 2 H, 1 S, 4 O und 1 Fe.
• Auf der rechten (Produkt-) Seite der Gleichung befinden sich 2 H, 3 S, 12 O und 2 Fe.

Schritt 2. Fügen Sie Koeffizienten vor anderen Elementen als Sauerstoff und Wasserstoff hinzu, um beide Seiten der Gleichung auszugleichen

Finden Sie das kleinste gemeinsame Vielfache von Elementen außer Sauerstoff und Wasserstoff, um die Anzahl der Atome auf beiden Seiten der Gleichung auszugleichen.

• Das kleinste gemeinsame Vielfache (LCM) zwischen 2 und 1 ist beispielsweise 2 für Fe. Fügen Sie also die Zahl 2 vor dem Fe-Element auf der linken Seite hinzu, um es auszugleichen.
• Der LCM zwischen 3 und 1 ist 3 für das Element S. Fügen Sie also die Zahl 3 vor der Verbindung H. hinzu₂SO₄ um die rechte und linke Seite der Gleichung auszugleichen.
• In diesem Stadium lautet die Gleichung des obigen Beispiels: 3 H₂SO₄ + 2 Fe - Fe₂(SO₄)₃ + H₂

Schritt 3. Gleichen Sie die Wasserstoff- und Sauerstoffatome aus

Die Anzahl der Wasserstoff- und Sauerstoffatome wird zuletzt ausgeglichen, da sie im Allgemeinen in mehreren Molekülen auf beiden Seiten der Gleichung vorhanden sind. Vergessen Sie im Ausgleichsschritt dieser Gleichung nicht, die Atome neu zu berechnen, nachdem Sie die Koeffizienten vor den Molekülen hinzugefügt haben.

• Im Beispiel hier fügen wir die Zahl 3 vor die Verbindung H₂SO₄, also gibt es jetzt 6 Wasserstoffatome auf der linken Seite, aber nur 2 Wasserstoffatome auf der rechten Seite der Gleichung. Wir haben derzeit auch 12 Sauerstoffatome auf der linken Seite und 12 Sauerstoffatome auf der rechten Seite, also sind die Sauerstoffatome äquivalent.
• Wir können die Wasserstoffatome ausgleichen, indem wir die Zahl 3 vor H. hinzufügen₂.
• Die endgültige Gleichung nach dem Auswuchten ist 3 H₂SO₄ + 2 Fe - Fe₂(SO₄)₃ + 3 H₂.

Schritt 4. Zählen Sie die Atome auf beiden Seiten der Gleichung erneut, um sicherzustellen, dass sie dieselbe Zahl haben

Wenn Sie fertig sind, berechnen Sie die Gleichheit neu und überprüfen Sie sie, ob dies der richtige Schritt ist. Sie können dies tun, indem Sie alle Atome auf beiden Seiten der Gleichung addieren und sicherstellen, dass sie gleich sind.

• Überprüfe noch einmal die Gleichheit unserer Gleichung, 3 H₂SO₄ + 2 Fe - Fe₂(SO₄)₃ + 3 H₂.
• Auf der linken Seite des Pfeils befinden sich 6 H, 3 S, 12 O und 2 Fe.
• Auf der rechten Seite des Pfeils befinden sich 2 Fe, 3 S, 12 O und 6 H.
• Die Anzahl der Atome auf der rechten und linken Seite ist genau gleich, daher ist diese Gleichung bereits äquivalent.

Teil 2 von 4: Umrechnung von Gramm und Mol

Schritt 1. Berechnen Sie die Molmasse der Masse der angegebenen Verbindung in Gramm

Die Molmasse ist die Anzahl Gramm (g) in einem Mol einer Verbindung. Mit dieser Einheit können Sie Gramm und Mol einer Verbindung einfach umrechnen. Um die Molmasse zu berechnen, müssen Sie wissen, wie viele Moleküle des Elements in der Verbindung enthalten sind, sowie die Atommasse jedes Elements in der Verbindung.

• Finden Sie die Anzahl der Atome jedes Elements in einer Verbindung. Glukose ist beispielsweise C₆h₁₂Ö₆, und besteht aus 6 Kohlenstoffatomen, 12 Wasserstoffatomen und 6 Sauerstoffatomen.
• Finden Sie die Atommasse in Gramm pro Mol (g/mol) jedes Atoms heraus. Die Atommassen der Elemente, aus denen Glucose besteht, sind: Kohlenstoff, 12,0107 g/mol; Wasserstoff, 1,007 g/mol; und Sauerstoff 15.9994 g/mol.
• Multiplizieren Sie die Masse jedes Atoms mit der Anzahl der Atome, die in der Verbindung vorhanden sind. Kohlenstoff: 12,0107 x 6 = 72,0642 g/mol; Wasserstoff: 1,007 x 12 = 12,084 g/mol; Sauerstoff: 15,9994 x 6 = 95,9964 g/mol.
• Die Summe aller oben genannten Produkte ist die Molmasse der Verbindung. 72, 0642 + 12, 084 + 95, 9964 = 180, 1446 g/mol. Mit anderen Worten, die Masse eines Glukosemoleküls beträgt 180,14 Gramm.

Schritt 2. Konvertieren Sie die Masse einer Verbindung mithilfe der Molmasse in Mol

Die Molmasse kann als Umrechnungsfaktor verwendet werden, sodass Sie die Anzahl der Mole in einer bestimmten Grammzahl der Probe berechnen können. Teilen Sie die bekannte Masse (g) durch die Molmasse (g/mol). Eine einfache Möglichkeit, Ihre Berechnungen zu überprüfen, besteht darin, sicherzustellen, dass sich die Einheiten gegenseitig aufheben und nur die Muttermale übrig lassen.

• Zum Beispiel: Wie viele Mol sind in 8,2 Gramm Chlorwasserstoff (HCl) enthalten?
• Die Atommasse von H beträgt 1,007 und Cl ist 35,453, so dass die Molmasse der obigen Verbindung 1,007 + 35,453 = 36,46 g/mol beträgt.
• Die Division der Grammzahl der Verbindung durch ihre Molmasse ergibt: 8,2 g / (36,46 g/mol) = 0,225 mol HCl.

Schritt 3. Bestimmen Sie das Molverhältnis zwischen den Reaktanten

Um die Produktmenge zu bestimmen, die bei einer Reaktion entsteht, müssen Sie das Molverhältnis bestimmen. Das Molverhältnis ist das Verhältnis der miteinander reagierenden Verbindungen und wird durch die Koeffizienten der äquivalenten Verbindungen in der Reaktion angegeben.

• Wie ist zum Beispiel das Molverhältnis von KClO₃ mit O₂ bei der Reaktion von 2 KClO₃ - 2 KCl + 3 O₂.
• Stellen Sie zunächst sicher, dass die obigen Gleichungen äquivalent sind. Vergessen Sie diesen Schritt nie, sonst ist das erhaltene Molverhältnis falsch. In diesem Beispiel sind die Mengen jedes Elements auf beiden Seiten der Gleichung gleich, sodass die Reaktion ausgeglichen ist.
• Das Verhältnis zwischen KClO₃ mit O₂ ist 2/3. Sie können eine beliebige Zahl darüber und darunter eingeben, solange sie die entsprechende Verbindung im gesamten Problem darstellt.

Schritt 4. Multiplizieren Sie das Kreuz mit dem Molverhältnis, um die Molzahl des anderen Reaktanten zu ermitteln

Um die Molzahl einer Verbindung zu berechnen, die in einer Reaktion hergestellt oder benötigt wird, können Sie das Molverhältnis verwenden. Bei chemischen Problemen müssen Sie normalerweise die Anzahl der Mole bestimmen, die in einer Reaktion aus der Masse (Gramm) eines bestimmten Reaktanten benötigt oder produziert werden.

• In der Reaktionsgleichung N₂ + 3 H₂ - 2 NH₃ wie viele mol NH₃ was sich aus 3,00 Gramm N. ergeben würde₂ die mit H. reagiert₂ in ausreichender Menge?
• In diesem Beispiel ist H₂ in ausreichender Menge vorhanden sind und Sie sie nicht zählen müssen, um das Problem zu lösen.
• Ändern Sie zuerst die Einheiten von Gramm N₂ Maulwürfe sein. Die Atommasse von Stickstoff beträgt 14.0067 g/mol, die Molmasse ist also N₂ beträgt 28,0134 g/mol. Die Division zwischen Masse und Molmasse ergibt 3,00 g/28,0134 g/mol = 0,107 mol.
• Berechnen Sie das Verhältnis in der Aufgabe: NH₃: N₂ = x/0, 107 Mol.
• Kreuzmultiplizieren dieses Verhältnis mit dem molaren Verhältnis von NH₃ mit N₂: 2:1 x/0, 107 Mol = 2/1 = (2 x 0, 107) = 1x = 0,214 Mol.

Schritt 5. Rechne diese Molzahl mit der Molmasse der Verbindung in die Masse um

Sie werden wieder die Molmasse verwenden, aber jetzt wird die Molmasse als Multiplikator benötigt, um die Molzahl in Gramm umzurechnen. Achten Sie darauf, die richtige Molmasse der Verbindung zu verwenden.

Molmasse NH₃ beträgt 17,028 g/mol. Also 0,214 Mol x (17.028 Gramm/Mol) = 3,647 Gramm NH₃.

Teil 3 von 4: Umrechnung von Litern Gas und Mol

Schritt 1. Finden Sie heraus, ob die Reaktion bei Standarddruck und -temperatur (STP) stattfindet

STP ist die Reihe von Bedingungen, die es 1 Mol eines idealen Gases ermöglichen, ein Volumen von 22,414 Litern (l) zu füllen. Die Standardtemperatur beträgt 273, 15 Kelvin (K) und der Standarddruck 1 Atmosphäre (atm).

Im Allgemeinen wird bei Problemen angegeben, dass die Reaktion bei 1 atm und 273 K oder in STP stattfindet

Schritt 2. Verwenden Sie den Umrechnungsfaktor von 22.414 l/mol, um die Anzahl Liter Gas in Mol Gas umzurechnen

Wenn die Reaktion unter STP-Bedingungen abläuft, können Sie mit 22.414 l/mol die Molzahl in einem bekannten Gasvolumen berechnen. Teilen Sie das Gasvolumen (l) durch diesen Umrechnungsfaktor, um die Molzahl zu ermitteln.

Um beispielsweise 3,2 Liter N. umzuwandeln₂ Gas in Mol: 3,2 l/22, 414 l/mol = 0,143 mol.

Schritt 3. Verwenden Sie das ideale Gasgesetz, um Liter Gas umzurechnen, wenn nicht unter STP-Bedingungen

Wenn die Reaktion im Problem nicht unter STP-Bedingungen abläuft, müssen Sie das ideale Gasgesetz PV = nRT verwenden, um die Molzahl einer Reaktion zu berechnen. P ist der Druck in atmosphärischen Einheiten, V ist das Volumen in Litern, n ist die Anzahl der Mole, R ist die Gasgesetzkonstante, 0,0821 l-atm/mol-Grad und T ist die Temperatur in Grad Kelvin.

• Diese Gleichung kann umgestellt werden, um Mole zu berechnen, um zu werden: n = RT/PV.
• Die Einheiten der Gaskonstante sind so ausgelegt, dass alle anderen Einheitsvariablen eliminiert werden.
• Bestimmen Sie beispielsweise die Molzahl in 2,4 Liter O₂ bei 300 K und 1,5 atm. Setzen wir die Variablen in die Gleichung ein, erhalten wir: n = (0,0821 x 300)/(1, 5 x 2) = 24, 63/3, 6 = 6, 842 Mol O₂.

Teil 4 von 4: Umrechnung von Litern Flüssigkeiten und Mol

Schritt 1. Berechnen Sie die Dichte der Flüssigkeit

Manchmal geben Ihnen chemische Gleichungen das Volumen des flüssigen Reaktanten an und bitten Sie, die für die Reaktion erforderliche Gramm- oder Molzahl zu berechnen. Um das Volumen einer Flüssigkeit in Gramm umzurechnen, benötigen Sie die Dichte der Flüssigkeit. Die Dichte wird in Einheiten von Masse/Volumen ausgedrückt.

Wenn die Dichte im Problem nicht bekannt ist, müssen Sie sie möglicherweise in einem Lehrbuch oder im Internet nachschlagen

Schritt 2. Konvertieren Sie das Volumen in Milliliter (ml)

Um das Volumen einer Flüssigkeit in Masse (g) umzurechnen, musst du ihre Dichte verwenden. Die Dichte wird in Gramm pro Milliliter (g/ml) angegeben, daher muss das Volumen einer Flüssigkeit auch in Millilitern ausgedrückt werden, um es zu berechnen.

Ermitteln Sie das bekannte Volumen. Nehmen wir zum Beispiel im Problem an, dass das Volumen von H. bekannt ist₂O ist 1 Liter. Um es in ml umzurechnen, müssen Sie es nur mit 1000 multiplizieren, da in 1 Liter Wasser 1000 ml sind.

Schritt 3. Multiplizieren Sie das Volumen mit der Dichte

Beim Multiplizieren des Volumens (ml) mit seiner Dichte (g/ml) gehen die ml-Einheiten verloren und es verbleibt die Grammzahl der Verbindung.

Zum Beispiel die Dichte H₂O ist 18,0134 g/ml. Wenn die chemische Gleichung besagt, dass 500 ml H₂O, die Grammzahl in der Verbindung beträgt 500 ml x 18,0134 g/ml oder 9006, 7 g.

Schritt 4. Berechnen Sie die Molmasse der Reaktanten

Die Molmasse ist die Anzahl Gramm (g) in einem Mol einer Verbindung. Mit dieser Einheit können Sie die Einheiten Gramm und Mol in einer Verbindung ändern. Um die Molmasse zu berechnen, müssen Sie bestimmen, wie viele Moleküle des Elements in einer Verbindung enthalten sind, sowie die Atommasse jedes Elements in der Verbindung.

• Bestimmen Sie die Anzahl der Atome jedes Elements in einer Verbindung. Glukose ist beispielsweise C₆h₁₂Ö₆, und besteht aus 6 Kohlenstoffatomen, 12 Wasserstoffatomen und 6 Sauerstoffatomen.
• Finden Sie die Atommasse in Gramm pro Mol (g/mol) jedes Atoms heraus. Die Atommassen der Elemente in Glucose sind: Kohlenstoff 12,0107 g/mol; Wasserstoff, 1,007 g/mol; und Sauerstoff 15.9994 g/mol.
• Multiplizieren Sie die Atommasse jedes Elements mit der Anzahl der Atome, die in der Verbindung vorhanden sind. Kohlenstoff: 12,0107 x 6 = 72,0642 g/mol; Wasserstoff: 1,007 x 12 = 12,084 g/mol; Sauerstoff: 15,9994 x 6 = 95,9964 g/mol.
• Addieren Sie die obigen Multiplikationsergebnisse, um die Molmasse der Verbindung zu erhalten, die 72, 0642 + 12, 084 + 95, 9964 = 180, 1446 g/mol beträgt. Die Masse eines Mols Glukose beträgt also 180,14 Gramm.

Schritt 5. Rechne die Grammzahl einer Verbindung mit Hilfe der Molmasse in Mol um

Unter Verwendung der Molmasse als Umrechnungsfaktor können Sie die Anzahl der Mole berechnen, die in einer bestimmten Grammzahl der Probe vorhanden sind. Teilen Sie die Grammzahl (g) der bekannten Verbindung durch die Molmasse (g/mol). Eine einfache Möglichkeit, Ihre Berechnungen zu überprüfen, besteht darin, sicherzustellen, dass sich die Einheiten gegenseitig aufheben und nur die Muttermale übrig lassen.

• Zum Beispiel: Wie viele Mol sind in 8,2 Gramm Chlorwasserstoff (HCl) enthalten?
• Die Atommasse von H beträgt 1,007 und Cl ist 35,453, so dass die Molmasse der Verbindung 1,007 + 35,453 = 36,46 g/mol beträgt.
• Dividiert man die Grammzahl der Verbindung durch die Molmasse, erhält man: 8,2 g/(36,46 g/mol) = 0,225 mol HCl.